临床生化自动化分析（七）

2021.5.15

第五节干片式生化分析仪简介

一、仪器结构

干片式生化仪由干片(dry sheet)试剂和检测仪器两部分组成。

（一）干片试剂

所有检测项目的试剂都做成干片，成为干片试剂，干片试剂的结构从上到下一般分为展开层、试剂层、显色层和支持层，见图7-10。

（二）检测仪器

检测仪器也有半自动和全自动之分。半自动分析仪在分析过程中试剂片的选择与放入和待测样品的加入均需要由人工逐个去完成，且测定速度较慢。全自动分析仪则只要在样品盘或样品架上放好待测样品，在操作屏幕上设定好需测定的项目，由分析仪自动选取干片试剂、自动进行定量取样、孵育和检测，且测定速度较快。二、分析原理

（一）分析过程

样品在干片试剂中各层中的反应过程如下。

1．展开层待测样品定量加到干片试剂上，由展开层把样品均匀展开，并且阻挡固体物质如红细胞和大分子物质进入试剂层。展开层还能为反射光检测提供一个具有反射的背景。

2．试剂层样品中的水分成为干式试剂的溶剂，试剂与待测物质进行化学反应。试剂层的结构还能控制多步化学反应的反应次序。

3．显色层化学反应的产物在显色层与显色试剂起呈色反应。支持层为一透明胶片，仅起支撑试剂干片的作用。

4．吸光度检测整个过程经过一个规定的时间，由反射光度计进行检测分析。光度计的单色光透过支持层、显色层、试剂层，一部分光线被吸收，另一部分光线则反射到接收器被检测。待测物浓度越高，光线被吸收越多，检测到的反射光越弱，因而待测物浓度与吸光度成正比。

（二）分析方法原理

测定不同待测物利用不同的方法原理。如血氨测定，氨干试剂片的有效成分是溴酚蓝（bromphenol blue）,其它成分包括表面活性剂、缓冲成分和保湿剂。氨通过半透膜进入试剂层，与指示染料溴酚蓝反应产生颜色产物，其颜色强度也即吸光度与样品中氨含量成正比，由反射光度计在605nm进行吸光度检测，与经同样检测的氨校准品进行比较，得到样品中氨的浓度。血氨测定的分析参数很简单：样品10μl，反应时间5min，波长605nm。

第六节自动生化分析仪性能评价

生化分析仪有全自动和半自动之分。全自动分析仪将取样至出结果的全过程都自动完成。操作者只要把样品放在分析仪一定的位置上，输入要测定的项目代号，仪器就会根据分析程序自动地进行操作，并打印出测定结果。某些全自动生化分析仪不具备清洗反应杯的功能，必须将反应盘从分析仪中取出手工清洗，高档自动生化分析仪则能自动清洗反应杯，因而节省了时间，提高了效率。自动化程度越高，人力资源越节省，高档自动化仪器节约了大量的劳动力。举例来说，一台分析速度为1600测试/h的分析仪，工作4小时所完成的工作量，如果用手工操作，一般需要15到20个人工作1天。另外由于全自动化操作，并且分析仪设有完善的测定过程监测功能，因此人为主观误差因素很小，检测精密度大大提高。

半自动分析仪的工作原理为连续流动式分析，实际上叫自动比色仪可能更恰当，其流动式管道即为比色杯，因而不同样品反应液之间互染率大。其优点是结构简单，价格便宜，无不同比色杯之间的吸光性差异。缺点有：① 交叉污染较重，样品间、试剂间以及反应液之间相互影响不可避免。②每个样品检测后均需冲洗才能进行下一个测定，速度很慢。③分析过程中的某些步骤需手工完成（如加试剂、取样、混合、保温等）。这类仪器体积小，结构简单，价格低，分析仪的测定过程监测功能较为简单，也存在一定的主观误差。目前更多地用于研究性实验或教学中。

分析速度是自动生化分析仪最重要的分析性能，其次，与分析方法性能类似，生化分析仪的分析性能也包括准确度、精密度、检测范围等。

一、分析速度

在分析方法相同的情况下不同分析仪的分析速度不同，影响分析速度的有以下因素：

1．通道数量通道(channel)数主要与分析仪所能容纳的试剂瓶数量有关，因为试剂瓶数量决定分析仪同时能测定的项目数。半自动分析仪为连续流动式，属单通道分析仪，一次只能分析一个项目，要等一个样品或一批样品相同的项目测定完毕后才能分析另一个项目，因此分析效率很低。多通道分析仪可同时任选多种测定项目检测，因此分析效率高。

2．取样周期每加一次样品或试剂的时间为一个取样周期，取样周期决定了分析仪的工作速度。加试剂周期与取样周期相应；对于单针取样的分析仪，如取样周期为10s，理论上每60min可取样360次，则其工作速度为360测试/h；若取样周期为4.5s，则理论工作速度为800测试/h，依此类推。只有一组加试剂装置的分析仪在做双试剂法测定时，加第二试剂也要占用一个取样周期，使工作速度减半；如果有两组加试剂装置，因在另一试剂吸取位置添加第二试剂，所以工作速度不变。

3．反应杯数量反应杯数量多，容许同时处于取样、反应检测和清洗状态的反应杯数量便多，分析效率可提高。反应杯数量多可为较短的取样周期提供条件。

4．一次能容纳的样品数量一次同时能容纳的样品量也即批处理样品量，分析仪对每批样品进行测定的前后均有一个启动过程和停止过程，这两个过程各需要数分钟到十数分钟不等。因此，若批处理样品量大，则分析速度快。

5．试剂瓶容量试剂瓶容量小，对检测频率高的项目（如葡萄糖、丙氨酸氨基转移酶等），可能会出现在某批样品测定中试剂不够的情况，此时需中断测定添加试剂，而使检测效率下降。正因为如此，对这类高频率出现的检测项目，有时设置两个试剂瓶位置。

6．合适的项目组合具双圈反应盘（一般有240×2个反应杯）的分析仪有两套阵列式光电检测器，能同时对内圈和外圈的反应杯进行吸光度检测。这种系统要求有两支取样针，1个样品被两支取样针同时吸取两份样品，分别加于内外圈反应杯中，其加试剂装置为灌注式，可同时在两个反应杯中加两种不同的试剂。这个系统的测试速度更快，如果取样周期为4.5s，理论上每小时可得到1600个测试。这个系统还可配置4支取样针，1个样品被4支样品针同时吸取4份样品，放到双圈反应盘的4个反应杯中，然后同时加4种不同的试剂。这时如果取样周期为6s，则理论上每小时可得到2400个测试。

在双圈反应杯、2支取样针或4支取样针系统，一次能同时对一个样品的2个或4个检测项目吸取样品，这2个或4个检测项目便需组合在一起测定。也就是说，如果一个样品同时需要检测该2个或4个项目，则能使分析仪发挥最大的分析效率；若某一样品只需要检测该组合项目中的1项或1-3项，则该分析仪的分析效率便不能最大程度地发挥。

7．组合式自动生化分析仪其分析速度为各分析模块分析速度的加和。如两台每小时分别为2400、800个测试的分析模块，可组合成理论上最大分析速度为每小时3200个测试的分析仪；两台同样为每小时1600个测试的分析模块，也能组合成理论上分析速度为每小时3200个测试的分析仪。

二、分析仪性能指标

自动生化分析仪的性能除分析速度外，还包括准确度、精密度、检测能力和检测成本等。分析仪生产厂家关于其分析仪的介绍资料中通常列出许多性能指标，这些指标实际上是性能的解释。

（一）准确度

吸样、加试剂、温控准确度，以及光路系统如波长、检测器准确度和波谱带宽等，都影响检测准确度，这些因素往往使相同项目的检测结果向同一方向偏离。有关这些准确度的指标通常无具体说明，但可以通过相应的实验来检测。应当说多数分析仪对有关这些部件的制作及其工作的准确度比手工操作及其所用的仪器好得多。

（二）精密度

以上影响准确度的因素同样可因其制作不精而使工作稳定性较差，造成精密度不佳，吸样精度以及样品针、试剂针、反应杯的交叉污染是影响精密度的主要因素，有关分析仪的资料中通常会介绍防止和减少交叉污染的措施，主要是其冲洗系统各有特点，冲洗效果可能不同。

（三）检测能力

1．检测方法多数分析仪能做终点法、固定时间法、连续监测法和透射比浊法。

2．检测时间分析仪通常可检测最长10min的反应，个别能检测15-22min甚至更长时间。3．加试剂次数能加1-4种试剂，多数为2种。

4．检测范围对微弱光线的检测能力即能检测吸光度的最高值，其准确度决定检测上限；检测灵敏度则为能辨别待测物最小浓度差的能力，有时与最低检出浓度一致，但后者主要取决于方法灵敏度。

（四）检测成本